кремния карбид

КРЕМНИЯ КАРБИД (карборунд) SiС

бесцв., при наличии примесей-темно-серые, черные, зеленые кристаллы. Известен в двух модификациях — α и β. α-SiC имеет слоистую структуру с гексагон. (H) решеткой [пространств. группа Р6₃mc или P3ml, в ромбоэдрич. (R) установке R3m]; образует большое число политипов nН (или mR), где n-число слоев, повторяющихся по оси С в гексагон. ячейке политипа. Для гексагон. установки а=0,3079 нм для всех политипов, кроме 2Я, 4H, 6H, где а соотв. 0,3076, 0,3080, 0308065 нм; с~0,2520∙n. β-SiC имеет гранецентрир. кубич. решетку (а=0,435% нм, пространственная группа F43m); метастабилен, выше 2100 °C превращ. в α-SiC; выше 1200 °C и давлении выше 3 ГПа наблюдается переход a-b. Т. пл. 2830 °C (инконгруэнтно), при плавлении образуется графит и раствор углерода в кремнии; С⁰_p 26,78 (α-SiC) и 26,86 (Р) Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обр — 71,9 (а) и — 73 (β) кДж/моль, ΔH⁰_пл∙65 (α) кДж/моль, ΔH⁰_возг 802 (α) кДж/моль; S⁰₂₉₉ 16,49 (α) и 16,61 (В) Дж/(моль∙К); теплопроводность монокристаллов α-SiC 490 Вт/(м∙К) при 300 К и 110 Вт/(м∙ К) при 1000 K; температурный коэф. линейного расширения 5,94∙10⁻⁶ К⁻¹ (α) при 250–2500 °C и 3,8∙10⁻⁶ К⁻¹ (р) при 200 °C, 5,5∙10⁻⁶ К⁻¹ (Р) при 1400–1800 °C; температура Дебая 1200 К (α) и 1430 К (Р); ρ при 300 К 10∙10⁻² Ом∙м (а) и 10∙10⁵ Ом∙м (β); термоэдс для α-SiC — 70 мкВ/К (293 К) и — 110 мкВ/К (1273 К). К.к. — полупроводник n-типа; ширина запрещенной зоны α-SiC для политипов 2H и 5H соотв. 3,3 эВ (2–8 К) и 2,86 эВ (300 К), для β-SiC 2,2 эВ (300 К); подвижность носителей тока пои 300 К для α-SiC (6H) 264см²/(В∙с) и β-SiC 1000 см²/(В∙с); эффективная масса носителей тока при 300 К для α-SiC (6H) 0,25 и β-SiC 0,41. Для α-SiC: модуль упругости 392 ГПа (20 °C) и 357 ГПа (1200 °C); модуль сдвига 171 ГПа; модуль всестороннего сжатия 98 ГПа. Твердость по Кнупу при нагрузке 100 г α-SiC [грань (001)] 29,17 ГПа, β-SiC [грань (III)] 28,15 ГПа, поликристаллического 31–34 ГПа. К. к. не разлагается минеральными кислотами (кроме конц. HF, HNO₃ и H₃PO₄) и растворами щелочей, разлагается расплавами карбонатов, сульфатов, гидроксидов щелочных металлов, мн. оксидов. Реагирует с CO и Cl выше 1200 °C, F₂ — выше 500 °C, парами воды — выше 1300 °C, N₂ — выше 1400 °C. Окисляется O₂ выше 1000 °C. К. к. получают взаимод. SiO₂ с углем при 1600–2800 °C (по способу Ачесона — с добавкой NaCl), из элементов выше 1150 °C, пиролизом газообразных соед. Si, напр. CH₃SiCl₃; монокристаллы — кристаллизацией из металлич. расплавов. Компактные изделия из К. к. получают спеканием и горячим прессованием при высоких температурах, Применяют К. к. как абразивный (для шлифовальных брусков, кругов), огнеупорный (футеровка печей, литейных машин), износостойкий (гидроциклоны, сопла для распыления абразивных пульп), электротехн. (нагреватели) материалы, для изготовления вариаторов, выпрямительных полупроводниковых диодов и фотодиодов.

^{Лит.: Карбид кремния, под ред. Г. Хениша, Р. Роя, пер. с англ., М., 1972; Гнесин Г. Г., Карбидокремниевые материалы, М., 1977.}

_{П. С. Кислый}